1 天津理工大学电气工程与自动化学院, 天津 300000
2 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室, 天津 300000
3 天津中德应用技术大学智能制造学院, 天津 300000
提出一种基于串级线性自抗扰(ADRC)的四旋翼无人机姿态控制器设计方法, 并采用比例-积分-速度(PIV)控制设计位置控制器, 实现四旋翼无人机的轨迹跟踪控制。对于姿态控制系统, 通过对俯仰、滚转和偏航3个通道设计线性扩张状态观测器(LESO), 对系统内部不确定性与外部扰动进行实时观测与补偿。对于位置控制系统, 采用PIV控制算法设计控制器, 完成平移变量的稳定跟踪控制。对所涉及的串级自抗扰姿态控制器的稳定性进行了分析说明。最后, 在Quanser飞行控制实验平台中进行轨迹跟踪实验, 验证了所提方法的有效性。
四旋翼无人机 线性自抗扰控制 线性扩张状态观测器 串级控制 轨迹跟踪 quadrotor UAV LADRC linear extended state observer cascade control trajectory tracking
天津中德应用技术大学 智能制造学院，天津 300350
当前成熟的激光器驱动芯片均为针对数字光输出的数字驱动芯片，无法满足卫星通信、雷达等领域对于宽带模拟激光器驱动的要求。采用蝶形封装分布反馈式激光器组件，通过对自动功率控制(APC)电路、自动温度控制(ATC)电路和工作参数检测电路的改进，设计了适用于模拟激光器的驱动电路。实验结果表明：驱动电路的幅度响应增益均值为2 dB、不平坦度为0.6 dB，输入电压驻波比和输出电压驻波比最大值分别为1.37和1.3。
激光器 驱动电路 光传输 宽带 模拟 laser driving circuit optical transmission wideband analog
1 深圳大学 机电与控制工程学院，深圳 518060
2 深圳职业技术学院汽车与管理学院,深圳 518055
3 深圳市微纳光子信息技术重点实验室 深圳 518060
利用数值分析方法，通过建立转镜特征值灵敏度分析模型，根据模态分析计算生成转镜特征值灵敏度循环执行文件，选用Monte Carlo法拉丁超立方抽样对转镜结构尺寸参数在其概率密度分布函数内进行抽样计算，统计分析得到反应转镜结构尺寸与特征值之间的Spearman秩相关系数。根据数值分析结果，修改镜体外接圆半径，并对修改前后的转镜分别进行模态数值分析和试验，结果显示转镜1阶模态增大101.8%，1阶临界转速达到8.7×105 r/m，说明根据转镜特征值灵敏度数值分析结果优化转镜结构尺寸是一种实用、有效的方法。
超高摄影仪 转镜 特征值灵敏度分析 Monte Carlo方法 模态分析 ultra-high speed camera rotating mirror eigenvalue sensitivity analysis Monte Carlo modal analysis
1 深圳大学 机电与控制工程学院, 广东 深圳 518060
2 深圳职业技术学院 汽车与管理学院, 广东 深圳 518055
3 深圳大学 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
为探索超高速摄影仪转镜的设计，提出了系统性的转镜动力学性能设计理论和方法。结合静力学和动力学理论，利用有限元分析软件对初始设计的转镜进行静强度、模态、谐响应、固有频率灵敏度进行数值分析，并对数值分析结果进行试验验证，根据分析结果反复修改相应的转镜的结构尺寸并设计新的转镜，对新设计的转镜进行交变力疲劳分析和试验。结果发现，初始设计转镜的最大应力小于转镜材料的屈服强度，转镜不会出现静强度失效；转镜一阶临界转速落在工作转速以内，其动力学特性不满足要求；镜体外接圆半径与转镜的固有频率负相关且相关程度最高；新转镜的一阶固有频率从459.4 Hz增大到713.6 Hz，变化率55.3%，转镜的一阶临界转速达到42 816 r/min，成功地避开了共振点，且疲劳强度满足设计要求。
超高速摄影仪 转镜 灵敏度分析 疲劳分析 谐响应分析 动力学特性 ultra-high speed camera rotating mirror sensitivity analysis fatigue analysis harmonic response analysis dynamic characteristic 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3395
1 深圳职业技术学院 汽车与管理学院,广东 深圳 518055
2 深圳大学 a.机电与控制工程学院
3 深圳大学 b.深圳市微纳光子信息技术重点实验室,广东 深圳 518060
4 深圳大学 a.机电与控制工程学院 b.深圳市微纳光子信息技术重点实验室,广东 深圳 518060
对超高速摄影仪转镜动力学特性提出了系统的数值分析方法,包括对转镜分别进行模态、谐响应、灵敏度数值分析和试验研究.首先利用数值方法提取出转镜前5阶固有频率、振型及转镜幅频特性曲线,发现转镜的1阶和2阶共振带出现了叠加现象,在1阶弯曲振动处幅频特性曲线上的峰值远大于其它各阶的峰值,最大应力出现在转轴上,说明转轴的损伤是转镜失效的主要形式,1阶弯曲是转镜失效的主要原因.为验证转镜结构尺寸与转镜固有频率的关系,利用ANSYS参量化设计语言建立转镜固有频率灵敏度分析模型,使用ANSYS概率设计模块对转镜进行了固有频率灵敏度数值分析.计算结果表明,镜体外接圆半径和转轴轴段2半径对转镜固有频率影响最大.灵敏度实验结果表明,转镜的结构尺寸改变引起的转镜固有频率的改变方式和改变程度与数值分析结果是一致的.为转镜动力学设计提供了较高准确度的数值分析方法.
超高速摄影仪 转镜 模态分析 谐响应分析 灵敏度分析 实验研究 Ultrahigh speed camera Rotating mirror Modal analysis Harmonic analysis Degree of sensitivity Resonance
深圳大学 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
提出了一种光学亚纳秒分幅时间多幅数字图像记录系统, 能够满足激光飞片和爆磁箍缩等极端条件下, 对频率在108～1010 Hz的高速摄影需求。介绍了系统的设计方案和工作原理, 提出了制约系统指标的关键技术如精密同步、高速高压脉冲源及解决方案。利用后台集中控制加上高精度的延迟单元提供各子系统的精密同步, 利用雪崩三极管阵列构造纳秒和亚纳秒级的高压脉冲源驱动电光晶体偏转, 利用8位可编程模拟延迟器件DS1023-25和FPGA器件结合获得ps精度的时间延迟。实验获得了幅度4 000 V、前沿小于5 ns的脉冲, 任意时长、ps级精度的同步单元, 对各子系统的同步协同工作也进行了调试。
光学分幅 精密同步 高压脉冲 时间延迟 optical image framing precise synchronization high voltage pulse time delay
1 华中科技大学 光电子工程系,武汉 430074
2 深圳大学 工程技术学院,深圳 518060
3 西安电子科技大学 技术物理学院,西安 710071
本文研究的对象是针对红外焦平面阵列探测单元响应的非线性对非均匀性校正精度的影响,提出了改进的基于卡尔曼滤波的非均匀性校正算法。该算法的研究方法是采用探测器响应的分段线性模型,对基于卡尔曼滤波器非均匀性校正算法进行扩展和改进,其结果能有效地克服红外焦平面阵列探测单元响应特性的非线性对校正精度的影响。实验结论表明,改进后的算法在一定程度上解决了探测器偏置和增益随时间漂移以及响应非线性影响非均匀性校正性能的问题,获得了较好的非均匀性校正效果。
图像处理 红外焦平面 非均匀性校正 卡尔曼滤波 image processing infrared focal plane nonuniformity correction Kalman filter
提出了一个用于16通道波导光学相控阵光偏转器的驱动系统,
其中电压调节控制单元用一个现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现.这个系统可使该OPABD的光束扫描速率达到580
kHz以上, 远远高于基于微控制器的驱动系统所能达到的水平.
光学相控阵 光偏转器 电压调节 Optical phased array Beam deflector Voltage regulation
